JPH11235086A - 電動機の制御装置 - Google Patents
電動機の制御装置Info
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- JPH11235086A JPH11235086A JP10036416A JP3641698A JPH11235086A JP H11235086 A JPH11235086 A JP H11235086A JP 10036416 A JP10036416 A JP 10036416A JP 3641698 A JP3641698 A JP 3641698A JP H11235086 A JPH11235086 A JP H11235086A
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- voltage
- output
- power element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パワー素子を駆動するゲート回路での遅れ時
間やパワー素子の動作遅れ時間やパワー素子のオン電圧
降下に起因する指令値と実際値との誤差を補償して高精
度な制御を行うことのできる電動機の制御装置を提供す
る。 【解決手段】 直流電圧を任意の周波数と電圧の交流あ
るいは任意の大きさの直流電圧に変換して電動機２に供
給する電力変換器１と、電動機２を駆動するために電力
変換器１の出力量を制御する制御装置７とを備えた電動
機の制御装置において、電流指令値Ｉrefと電流検出値
Ｉfbの偏差に応じて出力電圧指令を出力する電流制御回
路４と、電流制御回路４から出力される出力電圧指令Ｖ
refと電流検出値Ｉfbとの関係に基づいて電動機２の抵
抗及びパワー素子のオン電圧降下量を測定演算し、制御
装置７の出力に対して、前記測定演算された電動機２の
抵抗及びパワー素子のオン電圧降下量を補償する電圧降
下量補償回路５を有する。
間やパワー素子の動作遅れ時間やパワー素子のオン電圧
降下に起因する指令値と実際値との誤差を補償して高精
度な制御を行うことのできる電動機の制御装置を提供す
る。 【解決手段】 直流電圧を任意の周波数と電圧の交流あ
るいは任意の大きさの直流電圧に変換して電動機２に供
給する電力変換器１と、電動機２を駆動するために電力
変換器１の出力量を制御する制御装置７とを備えた電動
機の制御装置において、電流指令値Ｉrefと電流検出値
Ｉfbの偏差に応じて出力電圧指令を出力する電流制御回
路４と、電流制御回路４から出力される出力電圧指令Ｖ
refと電流検出値Ｉfbとの関係に基づいて電動機２の抵
抗及びパワー素子のオン電圧降下量を測定演算し、制御
装置７の出力に対して、前記測定演算された電動機２の
抵抗及びパワー素子のオン電圧降下量を補償する電圧降
下量補償回路５を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力電圧センサな
し電力変換器（インバータ）におけるパワー素子のオン
電圧降下量と電動機の抵抗を測定し、電力変換器のパワ
ー素子でのオン電圧降下量を補償する補償回路により指
令値通りの出力電圧を電動機に供給し高精度に電動機を
制御する電動機の制御装置に関する。
し電力変換器（インバータ）におけるパワー素子のオン
電圧降下量と電動機の抵抗を測定し、電力変換器のパワ
ー素子でのオン電圧降下量を補償する補償回路により指
令値通りの出力電圧を電動機に供給し高精度に電動機を
制御する電動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】誘導電動機を可変速制御する電力変換器
は、低速時の高始動トルクや速度制御特性向上が要求さ
れているが、このような制御においては、電力変換器の
出力が高精度で指令値と一致する必要がある。ところ
が、指令値通りの電圧を出力するために電力変換器の出
力電圧を出力電圧センサを用いて測定し補正しようとす
ると、コストアップになるばかりか、制御精度が出力電
圧センサの速度精度に依存するので、出力電圧センサを
用いないで制御を行うことが従来より提案されている。
このような従来技術の一つとして、特開平６−５９００
０号公報記載の交流電動機の定数測定方法がある。具体
的には、通常の運転前に、直流電圧Ｖdcを入力とするイ
ンバータをチョッパ動作させて誘導電動機に直流電流を
流し、電動機巻線端子間のチョッパオン区間（チョッパ
通流率δm）における平均電圧指令値（Ｖdc・δm）か
ら、前もって記憶した直流電流に対応したパワー半導体
素子のオン電圧降下量Ｖpを減じ、式（Ｖdc・δm−
Ｖp）と、直流電流検出値Ｉとの比から交流電動機の１
次抵抗を演算測定するものである。しかしながら、この
従来方式では、前もってパワー素子のオン電圧降下量を
カタログや特性表等の資料をもとに記憶しておかねばな
らない。また、ゲート回路での遅れ時間やパワー素子の
動作遅れ時間やパワー素子の特性のばらつきがある場合
には測定した抵抗値に誤差を含むことになる。
は、低速時の高始動トルクや速度制御特性向上が要求さ
れているが、このような制御においては、電力変換器の
出力が高精度で指令値と一致する必要がある。ところ
が、指令値通りの電圧を出力するために電力変換器の出
力電圧を出力電圧センサを用いて測定し補正しようとす
ると、コストアップになるばかりか、制御精度が出力電
圧センサの速度精度に依存するので、出力電圧センサを
用いないで制御を行うことが従来より提案されている。
このような従来技術の一つとして、特開平６−５９００
０号公報記載の交流電動機の定数測定方法がある。具体
的には、通常の運転前に、直流電圧Ｖdcを入力とするイ
ンバータをチョッパ動作させて誘導電動機に直流電流を
流し、電動機巻線端子間のチョッパオン区間（チョッパ
通流率δm）における平均電圧指令値（Ｖdc・δm）か
ら、前もって記憶した直流電流に対応したパワー半導体
素子のオン電圧降下量Ｖpを減じ、式（Ｖdc・δm−
Ｖp）と、直流電流検出値Ｉとの比から交流電動機の１
次抵抗を演算測定するものである。しかしながら、この
従来方式では、前もってパワー素子のオン電圧降下量を
カタログや特性表等の資料をもとに記憶しておかねばな
らない。また、ゲート回路での遅れ時間やパワー素子の
動作遅れ時間やパワー素子の特性のばらつきがある場合
には測定した抵抗値に誤差を含むことになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の出
力電圧センサなし電力変換器において、電動機を高精度
に制御するためには、電動機の定数を正確に設定するこ
とと、指令値通りの電圧を出力できる電力変換器が必要
となる。電力変換器において、指令値と実際値とに誤差
が生じる原因として、パワー素子を駆動するゲート回路
での遅れ時間やパワー素子の動作遅れ時間やパワー素子
のオン電圧降下がある。このゲート回路での遅れ時間と
パワー素子の動作遅れ時間は、見かけ上出力電圧の低下
につながり、パワー素子のオン電圧降下量と同じ成分と
考えられるので、ここではこれらを含めて、パワー素子
のオン電圧降下量とする。そこで本発明の目的は、パワ
ー素子を駆動するゲート回路での遅れ時間やパワー素子
の動作遅れ時間やパワー素子のオン電圧降下に起因する
指令値と実際値との誤差を補償して高精度な制御を行う
ことのできる電動機の制御装置を提供することにある。
力電圧センサなし電力変換器において、電動機を高精度
に制御するためには、電動機の定数を正確に設定するこ
とと、指令値通りの電圧を出力できる電力変換器が必要
となる。電力変換器において、指令値と実際値とに誤差
が生じる原因として、パワー素子を駆動するゲート回路
での遅れ時間やパワー素子の動作遅れ時間やパワー素子
のオン電圧降下がある。このゲート回路での遅れ時間と
パワー素子の動作遅れ時間は、見かけ上出力電圧の低下
につながり、パワー素子のオン電圧降下量と同じ成分と
考えられるので、ここではこれらを含めて、パワー素子
のオン電圧降下量とする。そこで本発明の目的は、パワ
ー素子を駆動するゲート回路での遅れ時間やパワー素子
の動作遅れ時間やパワー素子のオン電圧降下に起因する
指令値と実際値との誤差を補償して高精度な制御を行う
ことのできる電動機の制御装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の電動機の制御装置は、直流電圧を任意の周
波数と電圧の交流あるいは任意の大きさの直流電圧に変
換して電動機に供給する電力変換器と、前記電動機を駆
動するために前記電力変換器の出力量を制御する制御装
置とを備えた電動機の制御装置において、電流指令値と
電流検出値の偏差に応じて出力電圧指令を出力する電流
制御回路と、前記電流制御回路から出力される出力電圧
指令と前記電流検出値との関係に基づいて前記電動機の
抵抗及びパワー素子のオン電圧降下量を測定演算し、前
記電動機を駆動するための前記電力変換器の出力量を制
御する制御装置の出力に対して、前記測定演算された前
記電動機の抵抗及びパワー素子のオン電圧降下量を補償
する電圧降下量補償回路を有する。本発明では電動機に
設定した直流電流が流れるように電力変換器の出力量を
変化させ、出力電圧指令値と電流検出値の関係を求め、
パワー素子のオン電圧降下量と電動機の抵抗を測定し、
測定したパワー素子のオン電圧降下量を補償する補償回
路を有する電動機の制御装置を提供する。本発明によ
り、出力電圧センサなし電力変換器において、電動機を
高精度に制御することができる。
め、本発明の電動機の制御装置は、直流電圧を任意の周
波数と電圧の交流あるいは任意の大きさの直流電圧に変
換して電動機に供給する電力変換器と、前記電動機を駆
動するために前記電力変換器の出力量を制御する制御装
置とを備えた電動機の制御装置において、電流指令値と
電流検出値の偏差に応じて出力電圧指令を出力する電流
制御回路と、前記電流制御回路から出力される出力電圧
指令と前記電流検出値との関係に基づいて前記電動機の
抵抗及びパワー素子のオン電圧降下量を測定演算し、前
記電動機を駆動するための前記電力変換器の出力量を制
御する制御装置の出力に対して、前記測定演算された前
記電動機の抵抗及びパワー素子のオン電圧降下量を補償
する電圧降下量補償回路を有する。本発明では電動機に
設定した直流電流が流れるように電力変換器の出力量を
変化させ、出力電圧指令値と電流検出値の関係を求め、
パワー素子のオン電圧降下量と電動機の抵抗を測定し、
測定したパワー素子のオン電圧降下量を補償する補償回
路を有する電動機の制御装置を提供する。本発明によ
り、出力電圧センサなし電力変換器において、電動機を
高精度に制御することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本発明における電
動機の制御装置の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。電動機の制御装置は、電力変換器１、電動機２、電
流検出器３、電流制御回路４、電圧降下量補償回路５、
座標変換回路６、ＰＷＭ発生回路７を備えている。電力
変換器１は、与えられた直流電圧あるいはパワー素子に
より三相交流を変換した直流電圧をＰＷＭ制御方式によ
り任意の周波数と電圧の交流あるいは任意の大きさの直
流電圧に変換し、電動機２に供給する。電流検出器３
は、電動機２に供給される電流を検出する。電流制御回
路４は、電流指令値Ｉrefと電流検出器３からの電流検
出値Ｉfbとが一致するように出力電圧指令Ｖrefを制御
する。図中Ｋは制御ゲインである。
て、図面を参照して説明する。図１は本発明における電
動機の制御装置の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。電動機の制御装置は、電力変換器１、電動機２、電
流検出器３、電流制御回路４、電圧降下量補償回路５、
座標変換回路６、ＰＷＭ発生回路７を備えている。電力
変換器１は、与えられた直流電圧あるいはパワー素子に
より三相交流を変換した直流電圧をＰＷＭ制御方式によ
り任意の周波数と電圧の交流あるいは任意の大きさの直
流電圧に変換し、電動機２に供給する。電流検出器３
は、電動機２に供給される電流を検出する。電流制御回
路４は、電流指令値Ｉrefと電流検出器３からの電流検
出値Ｉfbとが一致するように出力電圧指令Ｖrefを制御
する。図中Ｋは制御ゲインである。
【０００６】電圧降下量補償回路５は、電流検出値Ｉfb
と出力電圧指令Ｖrefに基づいて電動機２の抵抗ｒ及び
パワー素子のオン電圧降下量Ｖ0を測定演算し、測定演
算された電動機２の抵抗ｒ及びパワー素子のオン電圧降
下量Ｖ0を補償するための回路で、本回路の出力である
補償電圧Ｖcmpを電流制御回路４の出力電圧指令Ｖrefに
加えた電圧指令Ｖ1refを生成する。座標変換回路６は、
電圧降下量補償回路５からの出力である電圧指令Ｖ1ref
が入力され、電動機２が直流電動機の場合には、直流の
出力電圧指令に変換し、交流電動機の場合には電動機２
の速度に依存する位相角θから各相の出力電圧指令に変
換する。ＰＷＭ発生回路７は、座標変換回路６から出力
された出力電圧指令よりＰＷＭ信号を生成し、電力変換
器１を駆動する。次に、本発明の目的の１つである電動
機２の抵抗ｒ及びパワー素子のオン電圧降下量Ｖ0を測
定演算する方法について述べる。まず、設定された直流
電流が流れるように、電流制御回路４により出力電圧指
令Ｖrefを演算し、位相角θを任意の角度に固定し、座
標変換回路６に入力し、出力電圧指令に変換し、ＰＷＭ
発生回路７により電力変換器１を駆動し、電動機２に直
流電流を流す。電圧降下量補償回路５では２つもしくは
それ以上の設定された直流電流に対する電流検出値と出
力電圧指令値の関係を求める。
と出力電圧指令Ｖrefに基づいて電動機２の抵抗ｒ及び
パワー素子のオン電圧降下量Ｖ0を測定演算し、測定演
算された電動機２の抵抗ｒ及びパワー素子のオン電圧降
下量Ｖ0を補償するための回路で、本回路の出力である
補償電圧Ｖcmpを電流制御回路４の出力電圧指令Ｖrefに
加えた電圧指令Ｖ1refを生成する。座標変換回路６は、
電圧降下量補償回路５からの出力である電圧指令Ｖ1ref
が入力され、電動機２が直流電動機の場合には、直流の
出力電圧指令に変換し、交流電動機の場合には電動機２
の速度に依存する位相角θから各相の出力電圧指令に変
換する。ＰＷＭ発生回路７は、座標変換回路６から出力
された出力電圧指令よりＰＷＭ信号を生成し、電力変換
器１を駆動する。次に、本発明の目的の１つである電動
機２の抵抗ｒ及びパワー素子のオン電圧降下量Ｖ0を測
定演算する方法について述べる。まず、設定された直流
電流が流れるように、電流制御回路４により出力電圧指
令Ｖrefを演算し、位相角θを任意の角度に固定し、座
標変換回路６に入力し、出力電圧指令に変換し、ＰＷＭ
発生回路７により電力変換器１を駆動し、電動機２に直
流電流を流す。電圧降下量補償回路５では２つもしくは
それ以上の設定された直流電流に対する電流検出値と出
力電圧指令値の関係を求める。
【０００７】ここで、パワー素子のオン電圧降下量Ｖ0
はパワー素子に流れる電流Ｉfbに対して、図２のような
特性を示す。この関係を破線のように近似すると、ある
区間においては、パワー素子のオン電圧降下量Ｖ0は電
流Ｉfbに依存しない固定量と電流に比例する比例量で表
すことができる。ところで、パワー素子のオン電圧降下
量Ｖ0のうち電流に比例する比例量は、電動機の抵抗ｒ
と同じ成分であるので、電動機の抵抗に含めることと
し、本発明においてパワー素子のオン電圧降下量Ｖ0と
は、電流に依存しない固定量を表すこととする。図３
は、本発明方法により測定された電流検出値と出力電圧
指令値の関係の例を表す図である。この出力電圧指令値
Ｖrefは電流検出値Ｉfbに対して、（１）式のように一
次近似できる。 Ｖref＝ｒ・Ｉfb＋Ｖ0 ・・・・・・（１） （１）式より、前述したように、出力電圧指令値Ｖref
と電流検出値Ｉfbに基づいて電動機の抵抗ｒとパワー素
子の電圧降下量Ｖ0を演算することができる。
はパワー素子に流れる電流Ｉfbに対して、図２のような
特性を示す。この関係を破線のように近似すると、ある
区間においては、パワー素子のオン電圧降下量Ｖ0は電
流Ｉfbに依存しない固定量と電流に比例する比例量で表
すことができる。ところで、パワー素子のオン電圧降下
量Ｖ0のうち電流に比例する比例量は、電動機の抵抗ｒ
と同じ成分であるので、電動機の抵抗に含めることと
し、本発明においてパワー素子のオン電圧降下量Ｖ0と
は、電流に依存しない固定量を表すこととする。図３
は、本発明方法により測定された電流検出値と出力電圧
指令値の関係の例を表す図である。この出力電圧指令値
Ｖrefは電流検出値Ｉfbに対して、（１）式のように一
次近似できる。 Ｖref＝ｒ・Ｉfb＋Ｖ0 ・・・・・・（１） （１）式より、前述したように、出力電圧指令値Ｖref
と電流検出値Ｉfbに基づいて電動機の抵抗ｒとパワー素
子の電圧降下量Ｖ0を演算することができる。
【０００８】次に、パワー素子でのオン電圧降下量Ｖ0
を補償する電圧降下量補償回路５について述べる。図４
は、電圧降下量補償回路５の構成を表すブロック図の例
である。本実施例においては、試運転時または運転開始
時に電動機２に直流電流を流すことにより、電圧降下量
演算回路５１において、出力電圧指令値Ｖrefと電流検
出値Ｉfbに対して（１）式により電動機の抵抗ｒとパワ
ー素子のオン電圧降下量Ｖ0を演算し、設定しておく。
続いて電動機２を駆動するために電流指令値Ｉrefを電
流制御回路４に入力すると出力電圧指令値Ｖrefが出力
され、電圧降下量補償回路５に入力される。電圧降下量
補償回路５では、パワー素子のオン電圧降下Ｖ0と電動
機に流れる電流の電流検出値Ｉfbに対する電動機の抵抗
ｒによる電圧降下量ｒ・Ｉfbを加えた補償電圧Ｖcmpを
出力電圧指令値Ｖrefに加えた電圧指令Ｖ1refを出力す
る。このようにパワー素子のオン電圧降下量Ｖ0を補償
することにより、指令値通りの電圧を電動機に供給でき
るため、出力センサなしの電力変換器でも高精度に電動
機を制御することができる。また、本実施例では電動機
の抵抗による電圧降下量を電圧降下量補償回路５中で補
償したが、例えば誘導電動機のべクトル制御装置で用い
られる制御定数に本発明により得られた抵抗値を用いて
もよい。
を補償する電圧降下量補償回路５について述べる。図４
は、電圧降下量補償回路５の構成を表すブロック図の例
である。本実施例においては、試運転時または運転開始
時に電動機２に直流電流を流すことにより、電圧降下量
演算回路５１において、出力電圧指令値Ｖrefと電流検
出値Ｉfbに対して（１）式により電動機の抵抗ｒとパワ
ー素子のオン電圧降下量Ｖ0を演算し、設定しておく。
続いて電動機２を駆動するために電流指令値Ｉrefを電
流制御回路４に入力すると出力電圧指令値Ｖrefが出力
され、電圧降下量補償回路５に入力される。電圧降下量
補償回路５では、パワー素子のオン電圧降下Ｖ0と電動
機に流れる電流の電流検出値Ｉfbに対する電動機の抵抗
ｒによる電圧降下量ｒ・Ｉfbを加えた補償電圧Ｖcmpを
出力電圧指令値Ｖrefに加えた電圧指令Ｖ1refを出力す
る。このようにパワー素子のオン電圧降下量Ｖ0を補償
することにより、指令値通りの電圧を電動機に供給でき
るため、出力センサなしの電力変換器でも高精度に電動
機を制御することができる。また、本実施例では電動機
の抵抗による電圧降下量を電圧降下量補償回路５中で補
償したが、例えば誘導電動機のべクトル制御装置で用い
られる制御定数に本発明により得られた抵抗値を用いて
もよい。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
出力電圧センサなし電力変換器において、電動機に設定
した直流電流が流れるように電力変換器の出力量を変化
させ、出力電圧指令値と電流検出値の関係を求め、パワ
ー素子のオン電圧降下量と電動機の抵抗を測定し、測定
したパワー素子のオン電圧降下量を補償することによ
り、電動機を高精度に制御することができる。
出力電圧センサなし電力変換器において、電動機に設定
した直流電流が流れるように電力変換器の出力量を変化
させ、出力電圧指令値と電流検出値の関係を求め、パワ
ー素子のオン電圧降下量と電動機の抵抗を測定し、測定
したパワー素子のオン電圧降下量を補償することによ
り、電動機を高精度に制御することができる。
【図１】 本発明における電動機の制御装置の実施形態
の構成を表すブロック図である。
の構成を表すブロック図である。
【図２】 パワー素子のオン電圧降下量とパワー素子に
流れる電流の関係の例である。
流れる電流の関係の例である。
【図３】 本発明方法により測定された電流検出値と出
力電圧指令値の関係の例である。
力電圧指令値の関係の例である。
【図４】 本発明における電圧降下量補償回路の実施形
態の構成を表すブロック図である。
態の構成を表すブロック図である。
１ 電力変換器、２ 電動機、３ 電流検出器、４ 電
流制御回路、５ 電圧降下量補償回路、５１ 電圧降下
量演算回路、６ 座標変換回路、７ ＰＷＭ発生回路
流制御回路、５ 電圧降下量補償回路、５１ 電圧降下
量演算回路、６ 座標変換回路、７ ＰＷＭ発生回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井手 耕三 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内
Claims (1)
- 【請求項１】 直流電圧を任意の周波数と電圧の交流あ
るいは任意の大きさの直流電圧に変換して電動機に供給
する電力変換器と、 前記電動機を駆動するために前記電力変換器の出力量を
制御する制御装置とを備えた電動機の制御装置におい
て、 電流指令値と電流検出値の偏差に応じて出力電圧指令を
出力する電流制御回路と、 前記電流制御回路から出力される出力電圧指令と前記電
流検出値との関係に基づいて前記電動機の抵抗及びパワ
ー素子のオン電圧降下量を測定演算し、前記電動機を駆
動するための前記電力変換器の出力量を制御する制御装
置の出力に対して、前記測定演算された前記電動機の抵
抗及びパワー素子のオン電圧降下量を補償する電圧降下
量補償回路を有することを特徴とする電動機の制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03641698A JP3978694B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03641698A JP3978694B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 電動機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11235086A true JPH11235086A (ja) | 1999-08-27 |
| JP3978694B2 JP3978694B2 (ja) | 2007-09-19 |
Family
ID=12469232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03641698A Expired - Fee Related JP3978694B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3978694B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007159317A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Yaskawa Electric Corp | 交流電動機のインバータ装置 |
-
1998
- 1998-02-18 JP JP03641698A patent/JP3978694B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007159317A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Yaskawa Electric Corp | 交流電動機のインバータ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3978694B2 (ja) | 2007-09-19 |
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